專利名稱：基于重力效應(yīng)和減小的壓力的協(xié)同作用獲取機(jī)械能的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于重力效應(yīng)和減小的壓力的協(xié)同作用來獲取機(jī)械能的設(shè)備，該設(shè)備 主要用于在得到常規(guī)能源受限的場(chǎng)合作為自驅(qū)動(dòng)單元，并且該設(shè)備可被用在技術(shù)要求較少 的操作中。
背景技術(shù)：
在當(dāng)前的實(shí)踐中，存在有已知的利用地球重力來獲取機(jī)械能、或者在可能的情況 下獲取電能的設(shè)備。示例包括水輪，以及主要是利用水道中存在的水的重力能的水輪機(jī)。 保持水道中的水永久循環(huán)的能量由太陽來提供，太陽引起來自全球的水面的蒸發(fā)，所述蒸 發(fā)不間斷并且不斷增強(qiáng)地發(fā)生。然而，盡管這樣，因?yàn)閮H一部分水道具有用于大壩建筑物或 其它用于利用它們的重力能的水利設(shè)施的適合的地形，沒有限制地增加水道的重力能的利 用程度是不可能的。地心引力能夠僅在朝向地球表面的方向上，或者更加準(zhǔn)確地，在朝向地 心的方向上將陸地加速度作用到任何質(zhì)量塊(mass)上。在地球表面上，重力加速度大約等 于9. 81m/s2(大約為32ft/s2)，但其作為制動(dòng)力作用到沿相反方向從地球表面離開地球重 力范圍的實(shí)體上。重力的大小直接與物體的質(zhì)量成比例并且間接與距物體重心的距離成比 例。盡管這樣，由太陽輻射蒸發(fā)所形成的水蒸氣分子由于大氣現(xiàn)象的協(xié)作，克服重力 上升到相當(dāng)高的高度，在那里它們凝結(jié)形成霧、構(gòu)成雨云、并且在存在凝結(jié)核(例如，微塵、 懸浮微粒等類似物)且同時(shí)大氣冷卻的情況下遇到水以雨的形式降落。然后，由此降落的 水持續(xù)地供給到流入低地中和流入大海中的水道。因此，太陽的輻射能夠克服重力的影響 將水分子以水蒸氣的形式輸送到某一空間，然后則可能使用由此獲取的在水道中流動(dòng)以便 給機(jī)器提供動(dòng)力的水的重力能。上述現(xiàn)象中的另一個(gè)是真空。已知例如如果包含在由密封的活塞所封閉的氣缸中 的水蒸氣被冷卻，蒸汽凝結(jié)成液態(tài)水，并且真空在活塞的下面形成。于是環(huán)境大氣壓力會(huì)在 活塞的外表面上施加壓力并且將活塞與活塞桿一起推入到氣缸的內(nèi)部。于是所謂的大氣馬 達(dá)(atmospheric motor)利用這種力來產(chǎn)生機(jī)械能。這種形成真空的原理還被利用在蒸汽 輪機(jī)的冷凝器中，其中通過有效的冷卻產(chǎn)生非常有效的真空，該真空以非常低的壓力將水 蒸氣保持在氣態(tài)，從而從蒸汽輪機(jī)的最后一級(jí)排出的水蒸氣以顯著低于其自然凝結(jié)溫度， 即100°C (212° F)時(shí)的溫度(例如30°C (86° F))保持在其氣態(tài)。這樣，氣穴現(xiàn)象的發(fā)生 得到避免，并且渦輪機(jī)的輸出可充分地增大。歷史上，通過紐科門(Newcomen)蒸汽機(jī)第一次使利用真空來獲取機(jī)械功成為可 能，該真空是由于通過冷水對(duì)氣缸的外表面進(jìn)行冷卻而使得水蒸氣凝結(jié)所產(chǎn)生的，該紐科 門蒸汽機(jī)用于從深的礦井和煤礦中抽水。這種機(jī)器由通過木梁組成的搖桿構(gòu)成，其中該梁 在一側(cè)上通過鏈被連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞，而第二活塞(舉升泵的柱塞)連接到搖桿的另一 側(cè)。當(dāng)真空在活塞下面形成時(shí)，活塞通過與真空相對(duì)的大氣壓力急劇向下運(yùn)動(dòng)到活塞的最 下位置處，而位于搖桿的另一側(cè)的柱塞將使水上升到出口管中。
然而，該機(jī)器的效率很低，因?yàn)榧訜嵩粗苯游挥谌葜没钊臍飧椎南旅?，在冷卻階 段完成后必須通過活塞下面形成的足夠的蒸汽壓力將活塞舉升到其上部位置處，并且以這 種方式執(zhí)行第二階段，該第二階段使得在搖桿的另一側(cè)上泵的柱塞陷入其下部位置處。本 質(zhì)上，這里遇到的是單作用活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其中活塞的回復(fù)行程不做任何功。另外已知的現(xiàn)有技術(shù)是在大氣鐵路機(jī)車中利用真空，所述大氣鐵路機(jī)車連接有設(shè) 置于鐵路上部構(gòu)造上的、位于設(shè)有由密封翼片封閉的縱向槽的縱向延伸管內(nèi)的活塞，其中 空氣借助于空氣泵從活塞的前部抽出，因此，在活塞的前部空間內(nèi)的低于大氣壓的壓力和 在活塞后部存在的大氣壓力使活塞以及同時(shí)連同機(jī)車一起向前移動(dòng)。這種方案被例如描述 在易于得到的較老的英文技術(shù)文獻(xiàn)中，例如，在免費(fèi)的百科大全維基百科的網(wǎng)頁上的標(biāo)題 為“大氣鐵路”的文章中。盡管有這樣的方案，人們可以看到存在于這種設(shè)備的相對(duì)昂貴的技術(shù)和結(jié)構(gòu)上的 方案的缺點(diǎn)，該設(shè)備需要相當(dāng)多數(shù)量的外圍設(shè)備和系統(tǒng)。本發(fā)明的目的在于，利用在氣缸內(nèi)的蒸汽冷卻后并借助于由此產(chǎn)生的真空而通過 大氣壓力施加到活塞上的力來使配重獲得勢(shì)能，并且通過利用大氣壓力抵抗氣缸中的部分 真空來使配重上升到更高的高度并以相同的方式將機(jī)器構(gòu)造為雙作用系統(tǒng)，在該雙作用系 統(tǒng)中，活塞的死沖程通過來自回復(fù)沖程中的能量來補(bǔ)償。

發(fā)明內(nèi)容
已知機(jī)器的缺點(diǎn)在很大程度上被消除，并且技術(shù)方案的目的通過一種基于重力效 應(yīng)和減小的壓力來獲取機(jī)械能的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明，該獲取機(jī)械能的設(shè)備包括至少 一個(gè)雙作用中空活塞，該雙作用中空活塞容置于水平定向的氣缸中，其要點(diǎn)在于，雙作用中 空活塞設(shè)有居中且彼此相對(duì)布置的中空活塞桿，所述中空活塞桿裝備有蒸汽進(jìn)口，其中靠 近第一豎直升降機(jī)支架的第一中空活塞桿的自由端連接到在第一滑輪系統(tǒng)上被引導(dǎo)的第 一承重纜索，而靠近第二豎直升降機(jī)支架的、相對(duì)定向的第二中空活塞桿的自由端連接到 在第二滑輪系統(tǒng)上被引導(dǎo)的第二承重纜索，其中在第一組引導(dǎo)桿上能夠被滑動(dòng)支撐的第一 配重連接到第一承重纜索的相對(duì)端，而在第二組引導(dǎo)桿上能夠被滑動(dòng)支撐的第二配重連接 到第二承重纜索的相對(duì)端，其中第一配重設(shè)有第一纜索夾持元件，第一環(huán)形升降機(jī)纜索穿 過第一纜索夾持元件，而第二配重設(shè)有第二纜索夾持元件，第二環(huán)形升降機(jī)纜索穿過第二 纜索夾持元件，其中第一環(huán)形升降機(jī)纜索連接到第一升降機(jī)的第一傳輸系統(tǒng)和第一發(fā)電 機(jī)，第二環(huán)形升降機(jī)纜索連接到第二升降機(jī)的第二傳輸系統(tǒng)和第二發(fā)電機(jī)。氣缸的第一工作空間設(shè)有裝備有第一空氣封閉元件和第一電磁閥的第一空氣排 放裝置，而氣缸的第二工作空間設(shè)有裝備有第二電磁閥的第二空氣排放裝置，其中氣缸排 放通道形成在水平延伸的氣缸的下部區(qū)域中。第一排放通道與第一氣缸工作空間相連通，而第二排放通道與第二氣缸工作空間 相連通。中空雙作用活塞的橫截面優(yōu)選為方形的。根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案中的設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于，首先，由于環(huán)形升降機(jī)的使用，可以獨(dú) 立地從機(jī)器的活塞部分回收轉(zhuǎn)矩，所述升降機(jī)通過交替連接的配重被重復(fù)的致動(dòng)，并且轉(zhuǎn) 矩進(jìn)一步通過飛輪來穩(wěn)定。該設(shè)備適用于在焚化生物質(zhì)或者相類似的操作的過程中作為電能源。


為了對(duì)本發(fā)明提供更好的理解，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備在附圖中示意性示出，其中圖1 以側(cè)視圖示出了該設(shè)備的整體布局、以局部縱向截面示出了帶有雙作用活塞的端部氣缸， 圖2以沿線A-A截取的視圖示出了在機(jī)器的相鄰布置的各個(gè)配重的瞬時(shí)位置的截面以及它 們之間的相移。
具體實(shí)施例方式機(jī)器的總體布局在圖1的側(cè)視圖中顯明，其中在局部截面中可以看出，在中部區(qū) 域中，設(shè)有帶有氣缸的第一工作空間2. 1以及帶有氣缸的第二工作空間2. 2的水平定向的 端部氣缸2，其中容置有雙作用活塞1，該雙作用活塞1帶有居中并互相對(duì)稱且相對(duì)布置的 中空第一活塞桿3和中空第二活塞桿3. 1，在中空第一活塞桿和中空第二活塞桿的自由端 處設(shè)有第一冷卻水進(jìn)口 4和第二冷卻水進(jìn)口 4. 1，并且第一冷卻水進(jìn)口和第二冷卻水進(jìn)口 的端部部分進(jìn)一步與第一承重纜索5的自由端和與第二承重纜索5. 1的自由端連接。借助 于在第一豎直承重支架6上和在第二豎直承重支架6. 1上的滑輪，第一承重纜索5與第一 配重7連接，而第二承重纜索5. 1與第二配重7. 1連接，其中第一配重7在第一配重引導(dǎo)桿 8上能夠被滑動(dòng)地支撐，而第二配重7. 1在第二配重引導(dǎo)桿8. 1上能夠被滑動(dòng)地支撐。第一 配重7借助于第一纜索夾持元件9與第一升降機(jī)的第一環(huán)形纜索10連接，而第二配重7. 1 借助于第二夾持元件9. 1與第二升降機(jī)的第二環(huán)形纜索10. 1連接。第一升降機(jī)11借助于 設(shè)有第一飛輪13的第一傳輸系統(tǒng)19與第一發(fā)電機(jī)12連接，而第二升降機(jī)11. 1借助于裝 備有第二飛輪13. 1的第二傳輸系統(tǒng)19. 1與第二發(fā)電機(jī)12. 1連接?？拷谝簧禉C(jī)11的 第一工作氣缸空間2. 1設(shè)有用于來自蒸汽容器15的蒸汽的第一進(jìn)口 15. 1并設(shè)有第一大氣 進(jìn)口 16，而靠近第二升降機(jī)11. 1的第二工作氣缸空間2. 2設(shè)有用于蒸汽的第二進(jìn)口 15.2 并設(shè)有第二大氣進(jìn)口 16.1。在圖2中，示出了彼此臨近的各個(gè)水平定向的氣缸2的布置和它們的方形橫截面， 其中也示出了氣缸的排放通道。附圖標(biāo)記1-雙作用中空活塞1. I-氣缸的第一排放通道1. 2-氣缸的第二排放通道2-水平延伸的氣缸3-第一中空活塞桿3.1-第二中空活塞桿4-第一冷卻水進(jìn)口4.1-第二冷卻水進(jìn)口5-第一承重纜索5. 1-第二承重纜索6-第一豎直配重支架
6. 1-第二豎直配重支架7-第一配重7. 1-第二配重8-第一配重引導(dǎo)桿8.1-第二配重引導(dǎo)桿9-第一配重夾持元件9. 1-第二配重夾持元件10-第一升降機(jī)纜索10.1-第二升降機(jī)纜索11-第一升降機(jī)11.1-第二升降機(jī)12-第一發(fā)電機(jī)12.1-第二發(fā)電機(jī)13-第一飛輪13.1-第二飛輪14-第一空氣閥14.1-第二空氣閥15-蒸汽存儲(chǔ)容器16-第一閥16.1-第二閥17-凝結(jié)水收集容器18-循環(huán)泵19-第一傳輸系統(tǒng)19. 1-第二傳輸系統(tǒng)
權(quán)利要求
1.一種基于重力效應(yīng)和減小的壓力來獲取機(jī)械能的設(shè)備，該獲取機(jī)械能的設(shè)備包括 至少一個(gè)雙作用中空活塞(1)，該雙作用中空活塞容置于水平定向的氣缸O)中，其特征在 于，雙作用中空活塞(1)設(shè)有居中且彼此相對(duì)布置的中空活塞桿(3，3. 1)，所述中空活塞桿 裝備有蒸汽進(jìn)口(4，4. 1)，其中靠近第一豎直升降機(jī)支架(6)的第一中空活塞桿C3)的自由 端連接到在第一滑輪系統(tǒng)(6. 2)上被引導(dǎo)的第一承重纜索(5)，而靠近第二豎直升降機(jī)支 架(6. 1)的相對(duì)定向的第二中空活塞桿(3. 1)的自由端連接到在第二滑輪系統(tǒng)(6. 3)上被 引導(dǎo)的第二承重纜索(5. 1)，其中在第一引導(dǎo)桿(8)上能夠被滑動(dòng)地支撐的第一配重(7)連 接到纜索(5)的相對(duì)端，而在第二引導(dǎo)桿(8. 1)上能夠被滑動(dòng)地支撐的第二配重(7. 1)連 接到纜索(5. 1)的相對(duì)端，其中第一配重(7)設(shè)有第一纜索夾持元件(9)，第一環(huán)形升降機(jī) 纜索(10)穿過第一纜索夾持元件，第二配重(7. 1)設(shè)有第二纜索夾持元件(9. 1)，第二環(huán)形 升降機(jī)纜索(10. 1)穿過第二纜索夾持元件，第一環(huán)形升降機(jī)纜索(10)連接到第一升降機(jī) 的第一傳輸系統(tǒng)(19)和第一發(fā)電機(jī)(12)，而第二環(huán)形升降機(jī)纜索(10. 1)連接到第二升降 機(jī)的第二傳輸系統(tǒng)(19. 1)和第二發(fā)電機(jī)(12. 1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，氣缸的第一工作空間(2.1) 設(shè)有裝備有第一空氣封閉元件(15. 和第一電磁閥(16)的第一空氣排放裝置(15)，而氣 缸的第二工作空間(2. 2)設(shè)有裝備有第二電磁閥(16. 1)的第二空氣排放裝置(15. 3)，其中 氣缸排放通道(1. 1,1.2)形成在水平延伸的氣缸O)的下部區(qū)域中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的獲取機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，第一排放通道(1.1)與 第一氣缸工作空間(2. 1)相連通，而第二排放通道(1.2)與第二氣缸工作空間(2.2)相連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2和3所述的獲取機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，雙作用中空活塞(1) 的橫截面優(yōu)選為方形的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3和34所述的獲取機(jī)械能的設(shè)備，其特征在于，第一傳輸系統(tǒng) (19)裝備有第一飛輪(13)，而第二傳輸系統(tǒng)(19. 1)裝備有第二飛輪(13. 1)。
全文摘要
一種基于重力效應(yīng)和減小的壓力來獲取機(jī)械能的設(shè)備，該獲取機(jī)械能的設(shè)備包括至少一個(gè)雙作用中空活塞(1)，該雙作用中空活塞容置于水平定向的氣缸(2)中，其要點(diǎn)在于，雙作用中空活塞(1)設(shè)有居中且彼此相對(duì)布置的中空活塞桿(3，3.1)，所述中空活塞桿裝備有蒸汽進(jìn)口(4，4.1)，其中靠近第一豎直升降機(jī)支架(6)的第一中空活塞桿(3)的自由端連接到在第一滑輪系統(tǒng)(6.2)上被引導(dǎo)的第一承重纜索(5)，而靠近第二豎直升降機(jī)支架(6.1)的相對(duì)定向的第二中空活塞桿(3.1)的自由端連接到在第二滑輪系統(tǒng)(6.3)上被引導(dǎo)的第二承重纜索(5.1)，其中在第一引導(dǎo)桿(8)上能夠被滑動(dòng)地支撐的第一配重(7)連接到纜索(5)的相對(duì)端，而在第二引導(dǎo)桿(8.1)上能夠被滑動(dòng)地支撐的第二配重(7.1)連接到纜索(5.1)的相對(duì)端，其中第一配重(7)設(shè)有第一纜索夾持元件(9)，第一環(huán)形升降機(jī)纜索(10)穿過第一纜索夾持元件，第二配重(7.1)設(shè)有第二纜索夾持元件(9.1)，第二環(huán)形升降機(jī)纜索(10.1)穿過第二纜索夾持元件，第一環(huán)形升降機(jī)纜索(10)連接到第一升降機(jī)的第一傳輸系統(tǒng)(19)和第一發(fā)電機(jī)(12)，而第二環(huán)形升降機(jī)纜索(10.1)連接到第二升降機(jī)的第二傳輸系統(tǒng)(19.1)和第二發(fā)電機(jī)(12.1)。
文檔編號(hào)F03G7/00GK102138001SQ200980132932
公開日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2009年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月28日
發(fā)明者伊萬·伊列克, 伊日·弗羅利克, 維特·澤祖拉, 貝德日赫·庫(kù)季爾 申請(qǐng)人:伊日·弗羅利克, 貝德日赫·庫(kù)季爾